Сажевый фильтр и турбина: Can the DPF cause Turbo Failure?

Can the DPF cause Turbo Failure?

Много статей и технической документации о том как неисправность турбо может привести к повреждению сажевого фильтра дизеля, тогда как сажевый фильтр является причиной большего числа поломок турбо, чем вы думаете. Мы расскажем, какое влияние может оказывать на турбо засоренный сажевый фильтр дизеля.

Сажевые фильтры дизеля появились в январе 2005 с введением стандарта на выхлопы Евро 4, когда допустимый уровень наличия твердых частиц в отработавших газах дизеля был снижен. Уменьшение количества твердых частиц до такого низкого уровня не было технически возможным, поэтому начиная с сентября 2009 все дизельные транспортные средства должны были оснащаться фильтром для улавливания сажи и других вредных частиц, предотвращая их попадание в атмосферу. Сажевый фильтр способен удалить около 85% твердых частиц из выхлопных газов.

Засоренный сажевый фильтр не работает, поэтому есть два типа регенерации для его очищения от отложений сажи.

Новейшие транспортные средства используют активную регенерацию, такую как процесс удаления накопившейся сажи из фильтра путем впрыскивания топлива, что повышает температуру выхлопных газов, тогда сажа сжигается как временное решение проблемы. Пассивная регенерация происходит автоматически на дорогах типа автомагистралей, когда температура выхлопов является высокой. Производители перешли на активную регенерацию, т.к. не все водители ездят по автомагистралям на скорости, необходимой для очищения сажевого фильтра, а короткие поездки не полезны для турбо или выхлопной системы.

Downloads

DPF

Итак, что происходит с турбо, когда сажевый фильтр засорен?

Засоренный сажевый фильтр предотвращает прохождение выхлопных газов через выхлопную систему в необходимом режиме. Повышается противодавление и температура выхлопных газов внутри корпуса турбины.

Повышенная температура выхлопных газов и противодавление влияют на турбо: снижение эффективности, утечка масла, коксование масла в турбо и утечка выхлопных газов из турбо.

Как определить турбо, который пострадал из-за проблем с сажевым фильтром
дизеля: —

• Другой цвет деталей (CHRA) как знак, что через его корпус проходит тепло со стороны турбины. Высокая температура в картридже вызывается противодавлением, проталкивающим выхлопные газы через кольцевое уплотнение поршня и в корпус картриджа. Выхлопные газы с высокой температурой препятствуют эффективному охлаждению масла в картридже и вызывают образование нагара, ограничивающего поступление масла и вызывающего износ подшипников. Этот тип поломки часто ошибочно принимают за недостаток смазки или загрязнение масла.

• Скопление сажи в канавке поршневого кольца со стороны турбины, вызванное повышением температуры выхлопных газов.

• Утечка масла в корпус компрессора может наблюдаться в результате попадания выхлопных газов в корпус картриджа со стороны турбины и проталкивания масла через сальник со стороны компрессора.

• Засоренный сажевый фильтр пропускает выхлопные газы через самые узкие щели, такие как зазоры корпусов подшипников, люфт рычага лопаток турбо с изменяемой геометрией, механизмы перепускного клапана корпуса турбины. Так скопление сажи в этих механизмах может ограничить движение данных рычагов, влияя на работу турбо. Иногда отложения сажи можно увидеть на задней стороне уплотнительной крышки, где было проникновение выхлопных газов.

• Поломка колеса турбины как следствие многоцикловой усталости из-за увеличения температуры.

 

Как предотвратить эти неисправности?

Сначала необходимо определить вид поломки и выяснить, является ли ее причиной проблема с сажевым фильтром. Если весь узел ротора в порядке, а на узле картриджа со стороны турбины видны следы перегрева, то поломка вызвана аномально высокой температурой выхлопных газов. Большие скопления сажи внутри механизма и рычагов турбо с изменяемой геометрией указывают на засоренный сажевый фильтр, и водитель может замечать провалы тяги на низких оборотах или увеличение давления наддува турбо.

Как предупредить поломку турбо, вызванную сажевым фильтром:

• Проверьте, засорен ли сажевый фильтр дизеля.
• Свяжитесь со специалистом по сажевым фильтрам для помощи.
• Замените сажевый фиьтр на качественный. Фильтры низкого качества не являются столь же эффективными как оригинальные, и могут вызывать симптомы, которые наблюдаются при засорении сажевого фильтра.

• Если сажевый фильтр дизеля засорился, всегда заменяйте узел картриджа турбо в целях предотвращения утечки масла.
• Убедитесь, что актуатор работает в полном диапазоне, особенно если он электронный, так как внутренние компоненты могут быть изношены.

Засорение сажевого фильтра происходит долго, иногда годы. Однако если фильтр
засорился, поломка турбо может последовать. Если при установке нового турбо вы не
выполните проверки сажевого фильтра, то новый турбо подвергнется такой же
неисправности, так как будет находиться в тех же условиях работы, что предыдущий.

ТУРБИНА PEUGEOT 208 1.6 HDI 75 САЖЕВЫЙ ФИЛЬТР 49172-03000 Цена Запчасти

Przedmiotem sprzedaży jest ORYGINALNA turbosprężarka po pełnej, profesjonalnej regeneracji.

Zdjecia pogladowe.

Oferowana turbosprężarka o numerach 54359700002 pasująca do pojazdów:

Peugeot

208 1.6 HDi 75 FAP

• Pojemność: 1560
• Moc (KM): 75
• Moc (kW): 55
• Produkowany: od 04.2015 do teraz
• Kod silnika: DV6FD

208 1.6 HDi 100 FAP

• Pojemność: 1560
• Moc (KM): 100
• Moc (kW): 74
• Produkowany: od 04.2015 do teraz
• Kod silnika: DV6FD

Przebieg procesu regeneracji:

1. Pełny demontaż
2. Piaskowanie
3. Czyszczenie i mycie zmiennej geometrii w myjce ultradźwiękowej, a w przypadku uszkodzeń wymiana na nową
4. Montaż nowych i tylko oryginalnych części (nie używamy części z dalekiego wschodu!)
5. Turbina jest wyważaną na specjalistycznej wyważarce i poddawana testom
6. Ustawienie zmiennej geometrii

Części, które są wymieniane na nowe:

• wirnik
• kolo kompresji
• łożysko oporowe
• panewki
• uszczelnienia gumowe
• odrzutniki oleju
• talerzyk uszczelniający
• pierścienie uszczelniające

Cały środek turbosprężarki jest nowy identyczny jak w fabrycznie nowej turbosprężarce.

Konkurencja w dużej mierze w tej cenie wymienia tylko zestaw naprawczy, natomiast my wymieniamy cały zestaw, talerzyk oraz WAŁEK I KOLO KOMPRESJI, czyli cały nowy środek!!!

UWAGA!!

Cały proces zakupu na naszej aukcji polega na tym, ze w dniu dostarczenia zregenerowanej turbosprężarki Państwo powinno odesłać swoja uszkodzona turbosprężarkę. W przypadku braku możliwości odesłania starej turbiny będzie konieczność ustalenia wysokości kaucji do danego modelu. Kaucja zostaje zwracana w dniu otrzymania przez nas starej turbosprężarki.

Основные проблемы при эксплуатации машин с сажевым фильтром : Берегавто

Добрый день, Уважаемые Автомобилисты!

В этой небольшой статье мы постараемся выделить для пользователей автомобилей с дизельными двигателями с установленными сажевыми фильтрами (DPF, FAP) основные проблемные моменты эксплуатации таких машин.

Самое главное, на что хочется обратить внимание, это тот факт, что сажевый фильтр элемент сменный! Расчитан он, как правило, на пробег не превышающий сотню тысяч километров (легковые авто и внедорожники) и около двухсот тысяч для микроавтобусов.

Далее фильтр должен быть заменён. Теперь хотелось бы упомянутьо том, что пробеги на приборных панелях в современных реалиях не всегда соответствуют истине. Основываясь на нашем богатом опыте, можем сказать, что к вапросу о состоянии сажевого фильтра почти все автовладельцы приходят с  большим опозданием. Многие опираются на данные спидометров, не подозревая о «скрученном» полтиннике, а многие просто не придают значения наличию сажевика и возможным последствиям превышения содержания сажи в нём . Это приводит к значительным растратам. Причиной тому излишне «коммерческий» подход производителя к экологии. Сажевый фильтр, подходя к предельному пробегу, очень плохо очищается от накопившейся сажи. Этот процесс(очистку от сажи (регенерацию)) автомобиль проводит самостоятельно. Владелец может и не замечать того, что в зоне выпуска (коллектор, турбина, катализатор, сажевый фильтр) температура поднята контроллером впрыска до 600-650! градусов(кстати,  обычная температура в выхлопе дизеля около 250 градусов) и пошёл процесс регенерации. Процесс переодический и, если с фильтром всё в порядке проводится раз в 800-1000 километров.  Регенерация обычно дляться около 10-15 минут. Всё это время можно наблюдать (особенно в темноте) малиновое свечение металла возле турбины . Разумеется этот нагрев не на благо деталям системы выпуска и особенно турбине.

Наличие фильтра DPF в автомобиле имеет очень сомнительную экологическую направленность. Ведь его нужно произвести и потом утилизировать. Причём в процессе регенерации сажи атмосфера загрязняется очень сильно.  Хотя, на наш взгляд, вся фишка в другом. Причиной повсеместного внедрения фильтров ДПФ надежда (и весьма оправданная) на то, что двигатели будут ломаться чаше. Казалось бы, как можно помешать совремнному  дизелю отходить свои положенные 500-1000 тысяч? А, давайте- ка мы его( двигатель) перегреем! Будем постоянно прожаривать турбину включенным для регенрации фильтра обогащением смеси! Ведь наверняка владелец забудет сменить масло вовремя. Оно потеряет свои свойства при этом будет сильно откладывать лак в зоне больших температур, в турбине! И, всё быстренько накроется медным тазом! Еслис маслом всё ок, так дырки в поршнях попрогарают хотя-бы( Ford, Volvo) Именно так ситуация и выглядит.

Как правило, все игнорируют положенный интервал замены сажевого фильтра. Побуждением к этому для очень многих автолюбителей служит уже ограничение мощности двигателя и чек на панели или моргающая спираль! Но, уже поздно!!! Этот факт означает, что нормальная работа сажевика уже далеко в прошлом!!! Между регенерациями уже проходит не 1000 км(норма), а 200-300 км! Это от того, что страреющий фильтр очищается за период регенерации всего на 20-30%. При таких частых регенерациях очень страдает масло. Ведь подавляющее большинство пользователей применяет масло рекомендованное производителем. Здесь тоже подвох! При взрыве нашей солярки возникает бОльшое количество серных паров. Часть из них попадает в картер и масло быстро стареет.  Менять  масло в такие периоды жизни автомобиля с сажевым фильтром надо чаще или использовать масла с болшьшим щелочным числом.  Но, на это мало кто обращает внимание и в итоге меняется турбина(VW) пара-тройка форсунок( Mercedes), клапан ЕГР или весь мотор(Ford).

Уважаемые автовладельцы! Если в автомобиле есть такой фильтр, необходимо следить за его состоянием! Для этого существует компьютерная диагностика. Будет нелишним выяснить периодичность регенераций в Вашем авто.  Также, не забывайте менять масло раз в 10000км. Хотя, справедливости ради, скажем, что период замены масла связан с периодом регенераций. Лучше, если будет одна замена масла на десять регенераций.

Или, удалите фильтр нафиг и забудьте обо всём, что здесь прочитали!

913-05-05

Читайте подробнее:

Часто возникающие проблемы CDI двигателя

Проблема с дизельным двигателем CDI.  

Частые проблемы с двигателем и их причины.

 

1) Двигатель не развивает полной мощности. Нет тяги, стрелка тахометра не превышает 3000 об\мин. 

Вероятнее всего двигатель перешел в аварийный режим. Отключается турбина. Нет тяги. 

Нужно в первую очередь сделать компютерную диагностику и определиться, в каком направлении идти дальше. 

Если диагностику сделать нет возможности, или она не показывает ошибки — стоит проверить турбину на предмет работоспособности и форсунки «по обратнму сливу».

Турбину проверить проще всего так: пережмите пальцами рук резиновый патрубок который идет от турбины к двигателю, так, как проверяют давление в велосипедном колесе, в это время другой человек пусть нажмет на педаль акселератора до упора на 3-4 секунды. Если турбина в хорошем состоянии вы не удержите патрубок в сжатом состоянии. А вот если патрубок не расширяется от давления или расширяется слабо и его можно удержать в полусжатом состоянии – надо разбираться что с турбиной не так. 

Причин нерабочей турбины много: неработают датчики давления турбины, неисправен расходомер воздуха, негерметичен канал подачи воздуха, забит интеркуллер, или даже забита выхлопная труба.

Проверить форсунки можно так, как это указано в соседнем разделе. Высокий уровень обратки отрицательно влияет на работу двигателя. Черный дым, при разгоне троит, тупит, двигатель может плохо заводиться. 

2) Временами двигатель троит, пропуски зажигания, постукивает и может заглохнуть в любой момент.  В остальное время работает нормально. Нередко бывали случаи, когда провода идущие к форсункам с годами высыхали, ломалась изоляция и происходило замыкание на корпус двигателя.

3) Кстати, у кого машина моложе 2007 года и оснащена пьезо форсунками может получиться так, что машина заводится с пол оборота, но тут же глохнет. Скорее всего вышел из строя пьезоэлемент форсунки. В этом случае снимайте поочередно фишки с форсунок и пробуйте завести машину.

Без замкнутой форсунки машина заведется на трех цилиндрах и не будет глохнуть. 

4) Двигатель на горячую не заводится. С эфиром или с буксира заводится без проблем (по началу). Это явный признак выхода одной или нескольких форсунок из строя. Требуется капитальный ремонт форсунок или покупка новых. 

5) Идет белый дым. Основные причины: распылители форсунок вышли из строя или забит сажевый фильтр, турбина «гонит» масло. В первом случае если у вас пьезо форсунки — необходимо проверить форсунки на стенде. Во втором случае может повышаться уровень масла в двигателе и повышается расход топлива. Машина запускает процесс регенерации сажевого фильтра. Происходит впрыск дополнительной порции топлива для повышения температуры отработавших газов. При частой регенерации часть топлива просачивается через поршневую в картер двигателя. Отсюда и повышенный уровень масла. 

Кстати, если после удаления сажевого фильтра неправильно сделать прошивку – может возникнуть множество проблем, которые диагностический сканер просто не увидит. 

В таком случае процесс диагностики заметно усложняется.

Промо: Дизель… Турбодизель — ДРАЙВ

28 марта 2018. На правах рекламы*

Мало какой из современных дизелей (даже огромные корабельные монстры) остается атмосферным. Турбонаддув применяется практически повсеместно, это касается как личного, так и коммерческого транспорта.

Технологии в автомобильной отрасли постоянно развиваются, становятся эффективнее и экономичнее. И «консервативные» на первый взгляд дизельные двигатели не остаются в стороне от этого процесса. Современный дизель, хоть и работает все по тому же базовому принципу воспламенения от сжатия, давно обзавелся значительными новшествами. Пожалуй, два основных тренда современного дизелестроения — Common Rail и турбина. О последней и поговорим.

Чего позволяет добиться турбина? Из очевидного — прирост мощности. Увеличение давления наддува во впуске позволяет сжечь больше рабочей смеси за такт, сама же реакция по законам химии протекает быстрее. Турбина позволяет значительно увеличить литровую мощность двигателя. Иными словами, без увеличения объема с двигателя «снимается» больше «лошадок». В случае с дизелем это работает так: турбина начинает эффективно повышать наддув на более низких, чем у бензинового двигателя, оборотах из-за более высокой компрессии дизеля и, как следствие, большего давления газов на выпуске. Турбина превращает и так отличную тягу дизеля «на низах» в настоящую тепловозную.☺️

Из менее очевидного, но не менее важного — улучшение экологичности дизеля. Высокий наддув позволяет более полно и эффективно сжигать солярку, а вкупе с системой EGR (которая также является стандартом) — вообще дожигать все практически без остатка.

Для максимально возможного снижения концентрации сажи в выхлопе дизельного автомобиля на все современные двигатели устанавливается DPF — дизельный сажевый фильтр. DPF производства Delphi Technologies способны удерживать мельчайшие частички сажи. Это возможно благодаря особой структуре пористого керамического тела фильтра. Поры удерживают сажу, заполняясь ее частичками в процессе работы двигателя. После набора фильтром определенного количества сажи проводится активный прожиг, превращающий частицы в безвредный для здоровья диоксид углерода.

В свете последних данных о канцерогенности сажи поддержание работоспособности сажевого фильтра приобретает особое значение. Не менее важно и качество изготовления фильтра, чему в компании Delphi Technologies уделяют повышенное внимание. Корректная работа и своевременная очистка, наряду с возможностью сажевых фильтров Delphi Technologies задерживать особо вредные для здоровья микроскопические частицы, — крайне важные факторы в деле борьбы за чистый воздух и здоровье человека.

А благодаря увеличению литровой мощности и более полному дожиганию в итоге улучшается и топливная эффективность, и отдача турбированного дизеля по сравнению с атмосферным. Все это ведет к уменьшению расходов на топливо.

В обслуживании турбодизели мало отличаются от атмосферных двигателей. Исправная турбина не должна «есть» масло, равно как и не должна приводить к перегреву двигателя. Если же вы испытываете проблемы с турбокомпрессором — компания Delphi Technologies предлагает широкий ассортимент турбин. Их производят согласно требованиям OE-производителей, поэтому они не уступают в качестве оригинальным изделиям, при этом стоят, естественно, меньше. К слову, на все турбокомпрессоры Delphi Technologies распространяется двухлетняя гарантия!

На правах рекламы*.

* Редакция Драйва не несёт ответственности за содержание рекламных материалов.

Ремонт турбины | Автолаборатория

Все современные автомобили с дизельным двигателем ведущих производителей комплектуются сажевым фильтром. Эта деталь включается в систему выхлопа за выпускным коллектором силового агрегата и предназначена для снижения вредных выбросов в атмосферу. Однако в отечественных условиях сажевые фильтры могут достаточно быстро выходить из строя, не отрабатывая положенного срока.

Вышедший из строя сажевый фильтр становится ощутимой проблемой для автовладельца. Так неисправности этого элемента выражаются в следующем:

• увеличение расхода топлива;
• ухудшение мощностных характеристик двигателя;
• сбои мотора при работе на холостых оборотах;
• появление индикации об ошибках на приборной панели.

Таким образом, неисправный сажевый фильтр, не играющий функциональной роли в работе автомобиля, серьезно осложняет его эксплуатацию. Необходимо отметить, что данные элементы могут восстанавливаться регенерацией. Однако обычно эта процедура не дает долговременного эффекта, особенно при сильно забитом фильтре. Замена детали обходится довольно дорого – средняя стоимость сажевого фильтра составляет порядка 500 евро, не считая работы.

Оптимальным решением, которое предлагает наш автосервис, является удаление сажевого фильтра. Это позволяет не только решить проблему, но и улучшить динамику автомобиля, поскольку фильтр, даже в исправном состоянии, представляет собой препятствие на пути выхлопных газов.

Несмотря на кажущуюся простоту, удаление сажевого фильтра представляет собой достаточно сложную операцию, которую должны выполнять только профессионалы. Это связано с тем, что удаление должно выполняться не только физически, но и программно. Другими словами необходимо демонтировать сажевый фильтр и перепрограммировать соответствующим образом блок управления двигателем. Зачастую, желая сэкономить, автовладельцы обращаются к гаражным мастерам. В большинстве подобных случаев выполняется только физическое удаление сажевого фильтра. Также в нем могут просто просверливаться отверстия, или производится установка перегородок, имитирующих исправный фильтр. В результате владельцу автомобиля приходится к бесконечным ошибкам в блоке управления двигателя.

Наши специалисты выполнят физическое удаление сажевого фильтра и перепрограммируют блок управления. Благодаря этому владелец автомобиля сможет навсегда забыть о проблемах с этим элементом.

Отзыв владельца автомобиля Hyundai Santa Fe 2013 года ( III ): 2.2d AT (197 л.с.) 4WD

Всем привет.

Брал новой в феврале 2014.В "заводской упаковке" у серых дилеров в Крылатском.Комплектация Хайтек минус полноценный монитор, подогрев руля,система автопарковки, розетка на 220, вентиляция сидений, датчики давления колес.Слава богу ещё застал ЕВРО 4(ЕВРО 5=ЕВРО 4 + сажевый фильтр).Машина соответственно негарантийная.  В Хёндай пришёл работать дизайнер с ауди, поэтому машина внешне немного похожа сзади на Q7.Опыт владения масложёрами имею, поэтому не надо писать что Сантик пос сравнению с Q7 .авно.Он на порядок превосходит эту модель. От ТО до ТО Я его не разу не подливал(ТО через 8000).

Первое ТО сделал у оф. дилеров при пробеге 1900 (типа опкатал).Поменяли Масло, проверили электрику, спустили давление в колёсах(было 3.5 атмосферы, все ямы были под жопой).

Второе сделал на 10 000.Сменил масло на Eneos Super Diesel 5w-40 (о чём очень жалею). Остальное всё оригинал.Топливный фильтр, кстати, меняю каждое ТО.

Где-то же в это время удалил старую аудиосистему, и воткнул туда большого китайца на андройде с алиэкспресс,Цена вопроса 16500 за отличный моник (при покупке машины предлагали за 25000 на windows) + руки.Заменить совсем не сложно, кнопки на руле работают, китайцем до сих пор доволен, в нет выходит через разлоченый под всех 4g роутер.Вафля стабильна.Камера заднего вида уже была родная. 

Пробег 8000.Появились сверчки в салоне в районе заднего сиденья.

Пробег 10000. Сбоку водительского сиденья ободралась "кожа".Как с дешёвой китайской "кожаной" куртки.

Пробег 12000.До этого времени Я не знакомился с тем, что у Меня под капотом.Пришлось.Загорается чек, машина переходит в аварийный режим.Облазив кучу форумов и сделав диагностику с помощью знакомого с адаптером OBD-2 и ноута и пришёл к выводу что это умер ДМРВ.Поменял ДМРВ (аналогов нет, только родной).Чек горит, машина не едет.ПЗДЦ!Поехали опять на диагностику.Пока ехали чек пропал, машина поехала.Оказывается  она сбрасывает ошибку сама не сразу после того как всё ОК, а через нный пробег.Или сразу стирайте ошибку через ноут.

Пробег 19500.Загорается чек, машина "умирает" в аварийный режим.Делаем диагностику.Ошибка Р0299 - недостаточное давление турбокомпрессора.Сбрасываем.Появляется снова.Не включив мозг (турбина на холостых крутится но не работает) и тупо подойдя к проблеме покупаю новую турбину. Пока меняли, проклял бренд Eneos, греша на то, что турбина плохо смазывалась и из-за этого "кончилась".Да, на старой турбине действительно есть небольшой люфт, хотя он имеет место быть.Масло Eneos действительно гавно редкостное,когда сливали похоже было на солидол.Т.к. Shell льют теперь в Твери, купил ZIC XQ LS 5w-30 4*4литра, двумя канистрами помыл движок (все промывочные масла на основе минералки, поэтому промывку брать не стал-дорого конечно вышло, а что сделаешь).Короче ТО-3 + замена турбины+очистка датчика давления турбины(хотя он был почти чистый)

Пробег 21500.Опять чек, опять та же история.Завтра на диагностику.Думаю дело не в турбине было вообще, а в клапане EGR.Сотру ошибку, сниму EGR.Далее по обстоятельствам а вообще планирую его програмно отключить. 

Фотки постараюсь выложить, а также дальше отписываться по полёту. Машина  хорошая, если на гарантии была б вообще замечательная.Хотя экономическую выгоду надо считать после 3-х лет использования.

Всем удачи на дорогах!

Может ли сажевый фильтр вызвать отказ турбокомпрессора?

Существует множество статей и технических документов, касающихся того, как неисправный турбонагнетатель может привести к повреждению сажевого фильтра, однако сажевый фильтр на самом деле несет ответственность за большее количество отказов, связанных с турбонаддувом, чем вы думаете. Здесь мы исследуем, какое влияние может иметь заблокированный сажевый фильтр на турбокомпрессор.

DPF (дизельные фильтры твердых частиц) были впервые введены в январе 2005 года в соответствии со стандартом выбросов Евро 4, согласно которому уровни выбросов твердых частиц в дизельном топливе были снижены до чрезвычайно низкого уровня, чтобы снизить допустимое количество твердых частиц (ТЧ), выбрасываемых в атмосферу.Уменьшение размера твердых частиц в процессе сгорания до этого уровня было технически невозможно, поэтому это означало, что все дизельные автомобили после сентября 2009 года были оснащены фильтром для улавливания сажи и других вредных частиц, предотвращающих их попадание в атмосферу. DPF может удалить около 85% твердых частиц из выхлопных газов.

Заблокированный сажевый фильтр не будет работать правильно. Для устранения этого засора существует два типа регенерации, которые обычно используются для удаления отложений сажи.В новых автомобилях используется активная регенерация, которая представляет собой процесс удаления скопившейся сажи из фильтра путем добавления топлива дожигания для повышения температуры выхлопных газов и сжигания сажи, обеспечивая временное решение. Пассивная регенерация происходит автоматически на автомагистралях при высокой температуре выхлопных газов. Многие производители перешли на активную регенерацию, так как многие автомобилисты не часто проезжают большие расстояния на скоростях по автомагистралям, чтобы очистить сажевый фильтр, постоянные короткие расстояния не подходят для турбонаддува или выхлопной системы.

Итак, что происходит с турбонаддувом, когда DPF блокируется?

Заблокированный сажевый фильтр предотвращает прохождение выхлопных газов через выхлопную систему с требуемой скоростью. В результате внутри корпуса турбины повышается противодавление и температура выхлопных газов.
Повышенная температура выхлопных газов и противодавление могут влиять на турбокомпрессор разными способами, включая проблемы с эффективностью, утечки масла, карбонизацию масла в турбонагнетателе и утечки выхлопных газов из турбонагнетателя.

Как определить турбокомпрессор, у которого возникли проблемы с сажевым фильтром:

• Изменение цвета деталей в сборке активной зоны (CHRA) обычно свидетельствует о том, что тепло передается через CHRA со стороны турбины. Эта чрезмерная температура внутри CHRA вызвана противодавлением, заставляющим выхлопные газы проходить через уплотнения поршневых колец в CHRA. Высокотемпературные выхлопные газы могут препятствовать эффективному охлаждению масла в CHRA и даже обугливать масло, ограничивая подачу масла и вызывая износ систем подшипников. Этот тип неисправности часто ошибочно принимают за отсутствие смазки или загрязненное масло.
• Накопление нагара в канавке поршневого кольца со стороны турбины, вызванное повышенными температурами выхлопных газов.
• Утечки масла в корпус компрессора можно рассматривать как следствие того, что выхлопные газы проникают в CHRA со стороны турбины и выталкивают масло через масляное уплотнение со стороны компрессора.
• Заблокированный сажевый фильтр может вытеснять выхлопные газы через мельчайшие зазоры, включая зазоры в рычаге рычага VNT корпуса подшипника и механизмах перепускных клапанов корпуса турбины. Если это произойдет, накопление нагара в этих механизмах может ограничить движение рычагов, влияя на производительность турбонагнетателя. В некоторых случаях скопление сажи можно увидеть на задней стороне уплотнительной пластины, через которую проходит выхлопной газ.
• Отказ турбинного колеса из-за многоцикловой усталости (HCF), вызванной повышением температуры.

Как можно предотвратить возникновение этих сбоев?

В качестве отправной точки важно определить режим отказа и определить, является ли проблема, связанная с DPF, основной причиной. Если весь узел ротора в порядке, и есть некоторые признаки перегрева со стороны турбины узла сердечника, то неисправность, вероятно, вызвана чрезмерной температурой выхлопных газов.Большое количество углерода в механизме VNT и рычагах указывает на заблокированный сажевый фильтр, и водитель может испытывать турбо-задержку или избыточное ускорение турбонаддува.

Для предотвращения отказа турбонаддува, вызванного сажевыми фильтрами:

• Определите, заблокирован ли DPF.
• Обратитесь к специалисту по сажевым фильтрам за советом.
• Замените DPF на более качественную замену — более дешевые DPF часто не работают так же эффективно, как оригинальные. Это может воспроизвести среду заблокированного DPF.
• Если DPF заблокирован, всегда заменяйте сердечник турбокомпрессора в сборе, чтобы предотвратить возможные утечки масла.
• Убедитесь, что привод достигает полного диапазона движения, особенно если он электронный, так как внутренние компоненты могут быть изношены.

И последнее соображение: на блокировку сажевого фильтра требуется время, иногда годы. Однако после блокировки турбо отказ может произойти очень быстро. Если вы не проверяете наличие проблем с сажевым фильтром при установке заменяющего турбонагнетателя, очень высока вероятность того, что новый турбонагнетатель испытает такой же отказ, поскольку он будет находиться в той же операционной среде, что и предыдущий блок.

Патент США на сажевый фильтр узла воздушного потока охлаждающей жидкости с последовательными панелями Патент (Патент № 11015469 выдан 25 мая 2021 г.

) ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка основана на заявке на патент Великобритании № GB 1804484.2, поданной 21 марта 2018 г., все содержание которой включено посредством ссылки, и испрашивает преимущество приоритета.

Уровень техники Область техники

Настоящее изобретение касается удаления увлеченных частиц загрязняющих веществ в потоке охлаждающего воздуха для газотурбинного двигателя.

Описание предшествующего уровня техники

При подаче потока охлаждающего воздуха к высокотемпературным компонентам газотурбинного двигателя важно, чтобы любой увлеченный материал в воздушном потоке не оказывал вредного воздействия на охлаждаемые компоненты или удалялся перед попаданием внутрь. контакт с компонентами. Загрязнения, которые могут быть проблемой с потоком охлаждающего воздуха, включают пыль и песок, которые могут быть особыми проблемами для авиационных газотурбинных двигателей, работающих в среде, где такие загрязнители могут переноситься по воздуху.

В зависимости от количества и типа загрязнителей в воздушном потоке охлаждающей жидкости, такие загрязнители могут иметь одно или несколько эффектов на компоненты турбины, охлаждаемые воздушными потоками. Первая проблема может возникнуть из-за того, что захваченные частицы блокируют узкие охлаждающие каналы, такие как те, которые предусмотрены в высокотемпературных лопатках турбины и направляющих лопатках, чтобы поддерживать материал ниже его точки плавления. Любые заблокированные проходы приведут к локальному повышению температуры, что может привести к локальному окислению и растрескиванию материала.При множественных блокировках отдельные трещины могут сливаться, что потенциально может привести к потере материала или даже к катастрофическому отказу компонента, что может вызвать повреждение других компонентов двигателя и отказ двигателя.

Вторая проблема заключается в том, что загрязняющие вещества в воздушном потоке охлаждающей жидкости могут, если их принять во внимание на этапе проектирования, снизить возможность достижения рентабельной конструкции охлаждения. Для достижения желаемого падения давления и теплопередачи через компонент, как правило, требуются отверстия меньшего размера с более узким расстоянием между ними.Однако, если необходимо гарантировать прохождение частиц определенного размера, отверстия должны быть больше и расположены на большем расстоянии, что приведет к снижению эффективности охлаждения.

Третья проблема заключается в том, что теплопередача при конвективном охлаждении будет уменьшена, если внутренние охлаждающие поверхности будут покрыты загрязняющими веществами с низкой теплопроводностью, такими как песок, которые будут иметь прямое влияние на срок службы компонента. Более низкая теплопроводность приводит к уменьшению конвективного охлаждения, при этом слой загрязнения эффективно действует как тепловой барьер, уменьшая передачу тепла от металла к воздушному потоку охлаждающей жидкости.

US 2011/0067387 A1 раскрывает сепараторное устройство для отделения частиц грязи от потока охлаждающего воздуха, подаваемого к аэродинамическим крыльям турбинной секции газотурбинного двигателя, причем сепаратор проходит через трубопровод, который обходит камеру сгорания двигателя для транспортировки сжатого воздуха. охлаждающий воздух, переносящий частицы грязи из компрессорной секции двигателя в отверстия, через которые воздух направляется в крылья. Сепараторное устройство сконфигурировано так, чтобы направлять первую часть встречного потока охлаждающего воздуха от отверстий и позволять второй части падающего охлаждающего воздуха продолжаться к отверстиям.Первая часть охлаждающего воздуха имеет более высокую концентрацию самых крупных частиц грязи, переносимых охлаждающим воздухом, чем вторая часть охлаждающего воздуха. Сепараторное устройство эффективно предотвращает попадание частиц грязи в поток охлаждающего воздуха для охлаждения крыльев, но приводит к значительному падению давления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Согласно первому аспекту предоставляется узел воздушного потока охлаждающей жидкости для газотурбинного двигателя, содержащий:

канал подачи охлаждающей жидкости, соединенный между источником охлаждающего воздуха и входом охлаждаемого компонента, охлаждающей жидкости подающий канал, определяющий путь потока охлаждающего воздуха и содержащий первую и вторую противоположные внутренние поверхности, вход компонента соединен с каналом потока охлаждающего воздуха через одну из первой и второй внутренних поверхностей канала подачи охлаждающего вещества; и

фильтр для улавливания твердых частиц для удаления захваченных частиц из канала воздушного потока охлаждающей жидкости, содержащий:

• • первую фильтрующую панель, проходящую от первой поверхности в канал потока охлаждающего воздуха перед входом компонента; и
  ,
  • — вторую фильтровальную панель, проходящую от второй поверхности в канал для потока охлаждающего воздуха перед первой фильтровальной панелью.

Преимущество узла воздушного потока охлаждающей жидкости заключается в том, что охлаждаемый компонент защищен от некачественного охлаждающего воздуха (т.е. воздуха, в который вовлечены твердые частицы) за счет улавливания и отвода твердых частиц, не вызывая чрезмерного падения давления через канал подачи охлаждающей жидкости.

Узел воздушного потока охлаждающей жидкости может дополнительно содержать дефлектор воздушного потока, проходящий от первой поверхности в канал воздушного потока охлаждающей жидкости перед второй фильтровальной панелью.Дефлектор воздушного потока служит для изменения аэродинамики воздушного потока охлаждающей жидкости, так что частицы материала с большей вероятностью будут захвачены второй фильтровальной панелью.

Первая фильтрующая панель может содержать первую часть, проходящую от первой поверхности канала для подачи охлаждающей жидкости в канал для воздушного потока охлаждающей жидкости, и вторую часть, продолжающуюся от конца первой части в потоке воздуха охлаждающей жидкости в канал для потока охлаждающей жидкости в ниже по потоку. направление.

Первая фильтрующая панель может содержать изогнутую первую часть, имеющую внутреннюю вогнутую поверхность, обращенную вверх по потоку.

Первая фильтрующая панель может содержать множество проходов через панель, причем размеры проходов позволяют улавливать частицы, захваченные на пути воздушного потока. Проходы в стекле могут иметь размер, позволяющий захватывать частицы, размер которых превышает половину минимального диаметра отверстия для пленочного охлаждения в охлаждаемом компоненте.

Вторая фильтрующая панель может содержать первую часть, идущую от второй стороны канала подачи охлаждающей жидкости в канал для потока охлаждающего воздуха, и вторую часть, продолжающуюся от конца первой части в потоке воздуха охлаждающей жидкости в канал потока охлаждающей жидкости на входе направление.

Вторая фильтрующая панель может содержать множество проходов через панель, при этом размеры проходов имеют такой размер, чтобы улавливать частицы, захваченные на пути воздушного потока. Проходы через панель могут иметь размер, позволяющий захватывать частицы, размер которых превышает половину минимального диаметра отверстия для пленочного охлаждения в охлаждаемом компоненте.

Путь потока охлаждающего воздуха между первой фильтровальной панелью и второй поверхностью, между второй панелью воздушного потока и первой поверхностью, а также между первой фильтровальной панелью и второй фильтровальной панелью, каждая может иметь минимальную площадь поперечного сечения не меньше, чем поперечное сечение -сечение входа охлаждаемого компонента.

Проходы через одну или обе из первой и второй фильтровальных панелей могут иметь диаметр от 0,1 до 1 мм, от 0,1 до 0,5 мм или от 0,2 до 0,4 мм.

Узел воздушного потока охлаждающей жидкости может содержать обводной канал на первой поверхности канала подачи охлаждающей жидкости перед первой фильтровальной панелью.

Первая и вторая фильтрующие панели могут быть объединены в общую панель, имеющую проход для воздушного потока между первой и второй панелями, ограниченный одним или несколькими отверстиями в общей панели.

Охлаждаемый компонент может быть одной или несколькими направляющими лопатками сопла или, альтернативно, одной или несколькими лопатками турбины. В турбинах высокого и среднего давления типичного газотурбинного двигателя все лопатки и лопатки потребуют охлаждения, и, следовательно, все они могут получить выгоду от узла воздушного потока охлаждающей жидкости, имеющего фильтрующие панели, как описано здесь.

Согласно второму аспекту предложен газотурбинный двигатель, содержащий узел воздушного потока охлаждающей жидкости согласно первому аспекту.

Квалифицированный специалист поймет, что, за исключением случаев взаимоисключающих, признак, описанный в отношении любого из вышеупомянутых аспектов, может применяться mutatis mutandis к любому другому аспекту. Кроме того, за исключением взаимоисключающих, любая функция, описанная в данном документе, может применяться к любому аспекту и / или комбинироваться с любой другой функцией, описанной в данном документе.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления теперь будут описаны только в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг.1 — вид сбоку в разрезе газотурбинного двигателя;

РИС. 2 — схематическая диаграмма типичного обычного устройства воздушного потока охлаждающей жидкости для направляющей лопатки сопла;

РИС. 3 — схематическая диаграмма примерного узла воздушного потока охлаждающей жидкости;

РИС. 4 — схематический чертеж примерной первой панели фильтра;

РИС. 5 — схематический чертеж примерной второй панели фильтров;

РИС. 6 — схематическая диаграмма примерного узла воздушного потока охлаждающей жидкости, показанного на фиг.3, обозначающие зоны с неограниченным потоком воздуха;

РИС. 7 — схематическая диаграмма примерного узла воздушного потока охлаждающей жидкости, показанного на фиг. 3 с указанием мест, где могут накапливаться твердые частицы; и

ФИГ. 8 — схематическая диаграмма альтернативного примера узла воздушного потока охлаждающей жидкости.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Со ссылкой на фиг. 1 газотурбинный двигатель обычно обозначается номером 10 , имеющий главную ось и ось вращения 11 . Двигатель 10 включает, в ряду с осевым потоком, воздухозаборник 12 , пропульсивный вентилятор 13 , компрессор среднего давления 14 , компрессор высокого давления 15 , оборудование для сгорания 16 , a турбина высокого давления 17 , турбина среднего давления 18 , турбина низкого давления 19 и выхлопное сопло 20 .Гондола 21 обычно окружает двигатель 10 и определяет как впускное отверстие 12 , так и выпускное сопло 20 .

Газотурбинный двигатель 10 работает обычным образом, так что воздух, поступающий во впускное отверстие 12 , ускоряется вентилятором 13 для создания двух воздушных потоков: первого воздушного потока в компрессор промежуточного давления 14 и второй воздушный поток, который проходит через байпасный канал 22 для создания движущей силы. Компрессор промежуточного давления 14 сжимает направленный в него воздушный поток перед подачей этого воздуха в компрессор высокого давления 15 , где происходит дальнейшее сжатие.

Сжатый воздух, выходящий из компрессора высокого давления 15 , направляется в оборудование для сжигания 16 , где он смешивается с топливом и смесь сгорает. Образовавшиеся горячие продукты сгорания затем расширяются и, таким образом, приводят в движение турбины высокого, среднего и низкого давления 17 , 18 , 19 , прежде чем они будут выброшены через сопло 20 для создания дополнительной тяги.Турбины высокого давления 17 , среднего давления 18 и низкого давления 19 приводят в действие компрессор высокого давления 15 , компрессор среднего давления 14 и вентилятор 13 , каждый с помощью соответствующего соединительного вала.

Другие газотурбинные двигатели, к которым может применяться настоящее изобретение, могут иметь альтернативные конфигурации. В качестве примера такие двигатели могут иметь альтернативное количество соединительных валов (например, два) и / или альтернативное количество компрессоров и / или турбин.Кроме того, двигатель может содержать коробку передач, предусмотренную в трансмиссии от турбины до компрессора и / или вентилятора.

В типичном газотурбинном двигателе охлаждающий воздух всасывается извне двигателя в компоненты, которые работают при высоких температурах, такие как направляющая лопатка сопла турбины высокого давления (HPT), как схематично показано на фиг. 2. Подаваемый воздух 201 подается в канал подачи охлаждающей жидкости 202 к входу 203 направляющей лопатки сопла 204 .Затем охлаждающий воздух проходит через направляющую лопатку сопла и через каналы для охлаждающей жидкости выходит в поток выхлопных газов. Тот же принцип применяется для охлаждения лопаток турбины в газотурбинном двигателе.

РИС. 3 показан пример узла 300 воздушного потока охлаждающей жидкости для газотурбинного двигателя, в котором предусмотрен фильтр твердых частиц для удаления захваченных частиц из канала воздушного потока охлаждающей жидкости. Узел 300 содержит канал подачи охлаждающей жидкости 301 , соединенный между источником охлаждающего воздуха и входом 302 охлаждаемого компонента, который в данном случае является входом 302 направляющей лопатки сопла 303 .В других примерах охлаждаемый компонент может быть лопаткой турбины. Канал подачи охлаждающей жидкости 301 определяет путь воздушного потока охлаждающей жидкости, проходящий между концом подачи охлаждающего воздуха 304 и входом 302 компонента 303 , и содержит первую и вторую противоположные внутренние поверхности 305 , 306 . Вход компонента , 303, соединен с каналом для воздушного потока охлаждающей жидкости, в данном случае через первую поверхность 305 канала для подачи охлаждающей жидкости 301 .

Сажевый фильтр состоит из первой фильтрующей панели 307 , которая проходит от первой поверхности 305 в канал потока охлаждающего воздуха перед входом 302 , и вторую фильтрующую панель 308 , которая проходит от второй поверхности 306 в тракт воздушного потока охлаждающей жидкости перед первой фильтровальной панелью 307 . Каждая фильтрующая панель 307 , 308 предназначена для двух целей. Первая цель состоит в том, чтобы предотвратить прохождение твердых частиц, превышающих определенный размер, через панель, что достигается за счет того, что каждая панель имеет проходы для воздушного потока через толщину панели, размер которых позволяет улавливать частицы. Вторая цель — отклонить воздушный поток, вызывая турбулентность, которая увеличивает эффективность фильтрующей способности каждой панели и создает объемы низкоскоростного воздуха, которые позволяют собирать более крупные частицы в определенных областях панели, как более подробно описано ниже.

Фильтрующие панели 307 , 308 не проходят по всей ширине канала подачи охлаждающей жидкости 301 , позволяя воздушному потоку охлаждающей жидкости проходить вокруг панелей 307 , 308 и во входное отверстие 302 без необходимости проходить через панели 307 , 308 .Это предотвращает засорение сажевого фильтра и ограничение подачи охлаждающей жидкости к компоненту 303 . Эта конфигурация также снижает перепад давления вдоль канала подачи охлаждающей жидкости 301 между концом подачи воздуха 304 и входом для компонента 302 .

Проходы для воздушного потока в каждой панели 307 , 308 имеют такой размер, что через них могут проходить более мелкие частицы. Размер самой большой частицы, которая может пройти через панели 307 , 308 , может определяться наименьшим отверстием для пленочного охлаждения в компоненте 303 .Если, например, наименьшее отверстие для пленочного охлаждения составляет 0,6 мм, тогда проходы для воздушного потока внутри фильтра должны быть сконструированы таким образом, чтобы их размер составлял около 0,3 мм или меньше. Поэтому в общем аспекте проходы для воздушного потока через каждую из фильтрующих панелей могут быть спроектированы так, чтобы составлять не более 50% диаметра наименьшего прохода для воздушного потока через охлаждаемый компонент.

Во время работы охлаждающий воздух проходит через канал подачи охлаждающей жидкости 301 к охлаждаемому компоненту 303 , как показано на фиг. 3. Дополнительная аэродинамическая особенность в виде дефлектора 309 воздушного потока, проходящего от первой поверхности 305 в путь потока охлаждающего воздуха перед второй фильтрующей панелью 308 , может быть предусмотрена для отклонения или изменения пути воздушного потока. ко второй фильтрующей панели 308 . Частицы, захваченные воздушным потоком, которые меньше, чем проходы для воздушного потока во второй фильтровальной панели , 308, , могут проходить через панель , 308, , в то время как более крупные частицы задерживаются.Воздух проходит через вторую фильтровальную панель 308 и вокруг нее и проходит к первой фильтровальной панели 307 , которая создает дополнительное препятствие для прохождения воздушного потока через или вокруг. Затем воздушный поток проходит на впускное отверстие 302 и в компонент 303 для охлаждения.

РИС. 4 и 5 показаны трехмерные виды первой и второй фильтрующих панелей 307 , 308 соответственно. Первая фильтрующая панель , 307, , как показано на фиг.3 и 4, содержит первую часть 401 , которая проходит от первой поверхности 305 в канал для подачи охлаждающей жидкости , 301, в канал для воздушного потока охлаждающей жидкости. Вторая часть , 402, первой фильтрующей панели , 307, проходит от конца 403, первой части , 401, в воздушном потоке охлаждающей жидкости в тракте воздушного потока охлаждающей жидкости в нижнем направлении.

Вторая фильтрующая панель 308 содержит первую часть 501 , которая, когда она находится в канале подачи охлаждающей жидкости, проходит от второй поверхности 306 в канал воздушного потока охлаждающей жидкости, и вторую часть 502 , которая проходит от конца 503 первой части 501 в потоке охлаждающего воздуха в канал потока охлаждающего воздуха в восходящем направлении. Вторая фильтрующая панель 308 может дополнительно содержать третью часть 504 , продолжающуюся от конца второй части 502 и направленную ко второй поверхности 306 канала для подачи охлаждающей жидкости 301 .

Первая фильтрующая панель 307 , которая может улавливать частицы, которые не были захвачены второй фильтрующей панелью 308 , разработана с дополнительной второй частью 402 , идущей вниз по потоку от конца 403 первой части 401 , чтобы удлинить путь потока воздуха до того, как путь потока войдет во впускное отверстие 302 охлаждаемого компонента 303 .В результате частицы могут застрять между впускным отверстием 302 и первой поверхностью 305 охлаждающего канала 301 .

Как в первой, так и во второй фильтрующих панелях 307 , 308 , по меньшей мере, первая часть содержит каналы для воздушного потока, которые позволяют воздуху проходить через толщину панели. Каналы для воздушного потока , 405, , , 505, показаны увеличенными по размеру на фиг. 4 и 5. В практических примерах каналы для воздушного потока могут быть обеспечены перфорированным металлическим листом или сетчатой ​​панелью, образующей, по меньшей мере, часть фильтровальной панели.Размер проходов для воздушного потока, предусмотренных в панели, может составлять от 0,1 до 1 мм, от 0,1 до 0,5 мм или от 0,2 до 0,4 мм в зависимости от размера охлаждающих каналов в охлаждаемом компоненте. Размер проходов на первой панели 307 может отличаться от размера проходов на второй панели 308 . Например, проходы на второй панели , 308, могут быть больше, чем проходы на первой панели , 307, . Каждая фильтрующая панель может содержать более одного фильтра, например, имея диапазон размеров прохода для воздушного потока, обеспечиваемый множеством фильтров, обеспечивающих постепенно сужающийся эффект фильтрации.

РИС. 6 — дополнительный вид узла воздушного потока охлаждающей жидкости, показанного на фиг. 3, на котором показаны области неограниченного воздушного потока между фильтрующими панелями 307 , 308 и окружающими компонентами. Самые узкие области между первой и второй панелями 307 , 308 (область C), между первой панелью 307 и второй стороной прохода 301 (область D), между второй панелью 308 и первая поверхность 305 канала 301 (область B), а также между второй панелью 308 и дефлектором 309 воздушного потока, если он присутствует (область A), все предпочтительно предназначены для обеспечения больших отверстий для прохождение воздуха, чем вход 302 компонента 303 для охлаждения.Если канал , 301, для потока охлаждающего воздуха направляет воздушный поток к более чем одному охлаждаемому компоненту, наиболее узкие области предпочтительно больше, чем объединенное отверстие впускных отверстий для охлаждаемых компонентов. В результате охлаждающий воздух не будет ограничен в случае засорения фильтров, что приведет к уменьшению количества охлаждающего воздуха, направляемого на охлаждаемый компонент, а также к уменьшению падения давления на двух фильтрующих панелях.

РИС. 7 — схематическая диаграмма узла воздушного потока охлаждающей жидкости, показанного на фиг.3, на котором дополнительно показаны возможные места 701 a — g , где могут накапливаться твердые частицы, такие как песок и другой мусор, из-за конструкции первой и второй панелей 307 , 308 и дефлектора воздушного потока 309 . Помимо улавливания частиц на поверхности фильтрующей панели, в местах 701 b — e , в других местах 701 a , 701 f , 701 g , где может быть воздушный поток стационарные или минимальные также могут накапливать частицы.

РИС. 8 иллюстрирует альтернативный пример узла потока охлаждающего воздуха , 800, , в котором первая и вторая фильтрующие панели , 807, , , 808, имеют другое расположение, чем на фиг. 3. Первая панель , 807, изогнута назад в восходящем направлении, как на фиг. 3, но без второй части, идущей ниже по потоку. Вторая фильтрующая панель , 808, проходит в направлении вниз по потоку, поскольку она продолжается в канал для воздушного потока внутри канала подачи охлаждающей жидкости 801 , образуя угол со второй поверхностью 806 около 45 градусов (например.в диапазоне от 30 до 60 градусов). Вместе с дефлектором воздушного потока 809 эта компоновка позволяет объединить первую и вторую панели 807 , 808 в единый блок, при этом проход для воздушного потока между первой и второй панелями ограничен одним или несколькими более крупными отверстиями в панель, содержащая как первую, так и вторую панели 807 , 808 . В остальном функциональность и расположение панелей аналогичны показанным на фиг.3 и описано выше.

Также показано на фиг. 8 — байпасный канал 810 на первой поверхности 805 канала подачи охлаждающей жидкости 801 , который позволяет части воздушного потока через канал 801 выходить до того, как достигнет входа 802 компонента . 803 для охлаждения. Расположение обводного канала 801 , расположенного между дефлектором воздушного потока 809 и первой фильтрующей панелью 807 , позволяет выбрасывать некоторые твердые частицы и другой мусор из канала подачи охлаждающей жидкости 801 в горячий газ. поток, обтекающий компонент 803 .Эта функция также позволяет дополнительно охлаждать компонент 803 .

Влияние нагара сажевого сажевого фильтра на производительность двигателя с выхлопной линией предварительной обработки до турбонагнетателя

Образец цитирования: Бермудес, В. , Серрано, Дж., Пикерас, П., и Гарсия-Афонсо, О., «Влияние сажи сажевого фильтра DPF на производительность двигателя с выхлопной линией до турбонагнетателя», Технический документ SAE 2012 -01-0362, 2012 г., https: // doi.org / 10.4271 / 2012-01-0362.
Загрузить Citation

Автор (ы): Висенте Бермудес, Хосе Р. Серрано, Педро Пикерас, Оскар Гарсия-Афонсо

Филиал: Политехнический университет Валенсии

Страниц: 14

Событие: Всемирный конгресс и выставка SAE 2012

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Также в: Контроль выбросов дизельных выхлопных газов, 2012-SP-2324

Анализ рабочих характеристик дизельного двигателя для тяжелых условий эксплуатации с турбонаддувом и конфигурации дизельного сажевого фильтра с предварительным турбонаддувом

Образец цитирования: Payri, F. , Серрано, Дж., Пикерас, П., и Гарсия-Афонсо, О., «Анализ характеристик дизельного двигателя для тяжелых условий эксплуатации с турбонаддувом и конфигурации дизельного сажевого фильтра до турбонаддува», SAE Int. J. Engines 4 (2): 2559-2575, 2011 г., https://doi.org/10.4271/2011-37-0004.
Загрузить Citation

Автор (ы): Ф.Пайри, Дж. Р. Серрано, П. Пикерас, О. Гарсия-Афонсо

Филиал: Политехнический университет Валенсии

Страниц: 17

Событие: Подчеркивая новейшие технологии трансмиссии, транспортных средств и инфомобильности

ISSN: 1946–3936

e-ISSN: 1946–3944

Также в: Международный журнал двигателей SAE-V120-3, Международный журнал двигателей SAE-V120-3EJ

Выбросы нелетучих частиц из газотурбинных двигателей самолетов на холостом ходу вызывают окислительный стресс в клетках бронхов

1.

Масиол М. и Харрисон Р. М. Выбросы выхлопных газов авиационных двигателей и другие связанные с аэропортами вклады в загрязнение окружающего воздуха: обзор. Атмос. Environ. 95 , 409–455 (2014).

CAS Статья Google ученый

2.

Тури, Л., Маркетти, Х., Сари-Минодье, И., Молинари, Н. и Чанез, П. Атмосферная среда аэропорта: здоровье органов дыхания на работе. Eur Respir. Ред. 22 , 124–130 (2013).

Артикул Google ученый

3.

Tunnicliffe, W. S. et al. Легочная функция и респираторные симптомы у работников аэропорта. Оккуп. Environ. Med. 56 , 118–123 (1999).

CAS Статья Google ученый

4.

Ritchie, G. et al. Биологические последствия и последствия для здоровья от воздействия керосинового топлива для реактивных двигателей и эксплуатационных присадок. J. Toxicol. Environ. Здравоохранение B 6 , 357–451 (2003).

CAS Статья Google ученый

5.

Янг, К. Ю., Ву, Т. Н., Ву, Дж. Дж., Хо, К. К. и Чанг, П. Ю. Неблагоприятные респираторные и раздражающие воздействия на здоровье работников аэропорта на Тайване. J. Toxicol. Environ. Здравоохранение A 66 , 799–806 (2003).

CAS Статья Google ученый

6.

Плейл, Дж. Д., Смит, Л. Б. и Зельник, С. Д. Личное воздействие паров и выхлопных газов реактивного топлива JP-8 на базах ВВС. Environ. Перспектива здоровья. 108 , 183–192 (2000).

CAS Статья Google ученый

7.

McCreanor, J. et al. Респираторные эффекты от воздействия дизельного транспорта у людей, страдающих астмой. N. Eng. J. Med. 357 , 2348–2358 (2007).

CAS Статья Google ученый

8.

Künzi, L. et al. Реакция клеток легких на реалистичное воздействие первичных и старых углеродсодержащих аэрозолей. Атмос. Environ. 68 , 143–150 (2013).

Артикул Google ученый

9.

Hesterberg, T. W. et al. Исследование воздействия на здоровье и регулирование выхлопных газов дизельных двигателей: исторический обзор, посвященный риску рака легких. Вдых. Toxicol. 24 , 1–45 (2012).

CAS Статья Google ученый

10.

Джардим, М. Дж., Фрай, Р. К., Джасперс, И., Дейли, Л., Диас-Санчес, Д. Нарушение экспрессии микроРНК в клетках дыхательных путей человека частицами выхлопных газов дизельного топлива связано с путями, связанными с канцерогенезом. Environ. Перспектива здоровья. 117 , 1745–1751 (2009).

CAS Статья Google ученый

11.

Shiraiwa, M. et al. Воздействие аэрозолей на здоровье от молекулярного до глобального масштаба. Environ. Sci.Technol. 51 , 13545–13567 (2017).

CAS Статья Google ученый

12.

Hammond, D. et al. Сердечно-сосудистые воздействия и факторы воздействия микросреды, связанные с постоянным индивидуальным мониторингом PM2,5. J. Expo. Sci. Environ. Эпидемиол. 24 , 337–345 (2014).

CAS Статья Google ученый

13.

Вандер Вал, Р. Л., Брюг, В. М. и Хейс, М. Д. Отпечатки сажи (для определения источника): физическая структура и химический состав. J. Aerosol Sci. 41 , 108–117 (2010).

Артикул Google ученый

14.

Харрис, С. Дж. Поверхностный рост и реакционная способность частиц сажи. Сжигание. Sci. Technol. 72 , 67–77 (1990).

CAS Статья Google ученый

15.

Аль-Кураши, К. и Беман, А. Л. Влияние рециркуляции выхлопных газов (EGR) на окислительную активность сажи дизельных двигателей. Сжигание. Пламя 155 , 675–695 (2008).

CAS Статья Google ученый

16.

Сонг, Дж., Алам, М., Беман, А. Л., Ким, У. Исследование окислительного поведения биодизельной сажи. Сжигание. Пламя 146 , 589–604 (2006).

CAS Статья Google ученый

17.

Liati, A. et al. Микроскопическое исследование твердых частиц сажи и золы, полученных из биотоплива и дизельного топлива: влияние на реакционную способность сажи. J. Nano. Res. 14 , 1224 (2012).

18.

Liati, A. et al. Электронно-микроскопическое исследование выбросов твердых частиц сажи из авиационных газотурбинных двигателей. Environ. Sci. Technol. 48 , 10975–10983 (2014).

CAS Статья Google ученый

19.

Allouis, C. et al. Измерения ультрамелких частиц из газовой турбины, сжигающей биотопливо. Exp. Therm. Fluid Sci. 34 , 258–261 (2010).

CAS Статья Google ученый

20.

Boies, A. M. et al. Характеристики выбросов частиц газовой турбины с двойной кольцевой камерой сгорания. Aerosol Sci. Technol. 49 , 842–855 (2015).

CAS Статья Google ученый

21.

Lobo, P. et al. Измерение выбросов нелетучих ТЧ авиационных двигателей: результаты демонстрационного эксперимента по регулированию авиационных выбросов твердых частиц (A-PRIDE) 4. Aerosol Sci. Technol. 49 , 472–484 (2015).

CAS Статья Google ученый

22.

Харрис, С. Дж. И Марик, М. М. Распределение размеров твердых частиц в выхлопных газах дизельных и бензиновых двигателей. Дж.Aerosol Sci. 32 , 749–764 (2001).

CAS Статья Google ученый

23.

Jabbal, S., Poli, G. & Lipworth, B. Действительно ли имеет значение размер ?: соотношение размера частиц с отложением в легких и фракцией выдыхаемого воздуха. J. Allergy Clin. Иммунол. 139 , 2013–2014.e1 (2017).

Артикул Google ученый

24.

Гейзер, М.& Крейлинг, В. Г. Осаждение и биокинетика вдыхаемых наночастиц. Дет. Fiber Toxicol. 7 , 2 (2010).

Артикул Google ученый

25.

Баканд, С., Хейс, А. и Дексакулторн, Ф. Наночастицы: обзор токсикологии частиц после ингаляционного воздействия. Вдых. Toxicol. 24 , 125–135 (2012).

CAS Статья Google ученый

26.

Fujitani, Y. et al. Сезонные различия в гранулометрическом составе атмосферных частиц в мегаполисе Японии. Sci. Total Environ. 437 , 339–347 (2012).

CAS Статья Google ученый

27.

Ruckerl, R., Schneider, A., Breitner, S., Cyrys, J. & Peters, A. Влияние загрязнения воздуха твердыми частицами на здоровье: обзор эпидемиологических данных. Вдых. Toxicol. 23 , 555–592 (2011).

Артикул Google ученый

28.

Поуп, К. А. 3-й, Эззати, М. и Докери, Д. В. Загрязнение воздуха мелкими частицами и продолжительность жизни в Соединенных Штатах. N. Engl. J. Med. 360 , 376–386 (2009).

CAS Статья Google ученый

29.

ИКАО. Охрана окружающей среды: Vol. II Эмиссия авиационных двигателей 4-е изд., Приложение 16 к Конвенции о международной гражданской авиации (ИКАО, Монреаль, 2018 г.).

30.

Bérubé, K. A. et al. Физико-химическая характеристика частиц выхлопных газов дизельных двигателей: факторы для оценки биологической активности. Атмос. Environ. 33 , 1599–1614 (1999).

Артикул Google ученый

31.

Kocbach Bølling, A. et al. Воздействие на здоровье частиц дыма от бытовой древесины: важность условий горения и физико-химических свойств частиц. Дет.Fiber Toxicol. 6 , 29 (2009).

Артикул Google ученый

32.

Кеннеди, И. М. Воздействие на здоровье аэрозолей, образующихся при горении. Proc. Гореть. Inst. 31 , 2757–2770 (2007).

Артикул Google ученый

33.

Йехлиу К., Вандер Вал Р. Л., Армас О. и Беман А. Л. Влияние состава топлива на наноструктуру и реакционную способность дизельной сажи. Сжигание. Пламя 159 , 3597–3606 (2012).

CAS Статья Google ученый

34.

Pahalagedara, L. et al. Корреляция структуры и активности окисления для технического углерода и дизельной сажи. Energy Fuels 26 , 6757–6764 (2012).

CAS Статья Google ученый

35.

Bunger, J., Krahl, J., Schroder, O., Schmidt, L. & Westphal, G.A. Потенциальные опасности, связанные со сжиганием дизельного топлива, полученного из биоматериалов, по сравнению с дизельным топливом, полученным из нефти. Крит. Rev. Toxicol. 42 , 732–750 (2012).

Артикул Google ученый

36.

Трэвисс, Н., Телен, Б. А., Ингаллс, Дж. К. и Тредуэлл, М. Д. Биодизель по сравнению с дизельным топливом: экспериментальное исследование, сравнивающее воздействие выхлопных газов на сотрудников муниципального сельского хозяйства. J. Air Waste Manag.Доц. (1995) 60 , 1026–1033 (2010).

CAS Статья Google ученый

37.

Hemmingsen, JG, Møller, P., Nøjgaard, JK, Roursgaard, M. & Loft, S. Окислительный стресс, генотоксичность и экспрессия молекул адгезии сосудистых клеток в клетках, подвергшихся воздействию твердых частиц в результате сгорания обычного дизельного топлива и смеси биодизельного метилового эфира. Environ. Sci. Technol. 45 , 8545–8551 (2011).

CAS Статья Google ученый

38.

Jeannet, N., Fierz, M., Kalberer, M., Burtscher, H. & Geiser, M. Наноаэрозольная камера для исследований токсичности in vitro (NACIVT). Нанотоксикология 9 , 34–42 (2015).

CAS Статья Google ученый

39.

Brem, B.T. et al. Влияние содержания ароматических веществ в топливе на выбросы нелетучих твердых частиц из газовой турбины серийного самолета. Environ. Sci. Technol. 49 , 13149–13157 (2015).

CAS Статья Google ученый

40.

Спет, Р. Л., Рохо, К., Малина, Р. и Барретт, С. Р. Х. Снижение выбросов черного углерода в результате сжигания альтернативных видов топлива для реактивных двигателей. Атмос. Environ. 105 , 37–42 (2015).

CAS Статья Google ученый

41.

Мур, Р. Х. и др. Влияние состава реактивного топлива на выбросы авиационных двигателей: синтез данных по выбросам аэрозолей из миссий NASA APEX, AAFEX и ACCESS. Энергетическое топливо. 29 , 2591–2600 (2015).

CAS Статья Google ученый

42.

Фирц, М., Верноой, М. Г. К. и Буртшер, Х. Усовершенствованный термоденидер с низким расходом. J. Aerosol Sci. 38 , 1163–1168 (2007).

CAS Статья Google ученый

43.

Kilic, D. et al. Идентификация вторичных прекурсоров аэрозолей, выбрасываемых турбовентилятором самолета. Атмос. Chem. Phys. 18 , 7379–7391 (2018).

44.

Йехлиу, К., Вандер Вал, Р. Л. и Беман, А. Л. Сравнение наноструктуры сажи, полученной с использованием двух алгоритмов анализа изображений просвечивающей электронной микроскопии с высоким разрешением. Углерод N.Ю. 49 , 4256–4268 (2011).

CAS Статья Google ученый

45.

Гарсия-Кантон, К., Минет, Э., Анадон, А. и Мередит, К. Метаболическая характеристика клеточных систем, используемых в токсикологических испытаниях in vitro: система клеток легких BEAS-2B в качестве рабочего примера. Toxicol. Vitr. 27 , 1719–1727 (2013).

CAS Статья Google ученый

46.

Steerenberg, P.A. et al. Частицы выхлопных газов дизельного двигателя индуцировали высвобождение интерлейкина 6 и 8 (примированными) эпителиальными клетками бронхов человека (BEAS 2B) in vitro. Exp. Lung Res. 24 , 85–100 (1998).

CAS Статья Google ученый

47.

Totlandsdal, A. I., Lag, M., Lilleaas, E., Cassee, F. & Schwarze, P. Дифференциальные провоспалительные реакции, вызванные частицами выхлопных газов дизельного двигателя с контрастирующим содержанием ПАУ и металлов. Environ. Toxicol. 30 , 188–196 (2015).

CAS Статья Google ученый

48.

Lepers, C. et al. Индукция метаболизма ксенобиотиков и объемные аддукты ДНК, образующиеся в результате загрязнения твердыми частицами в клеточной линии BEAS-2B: географическое и сезонное влияние. J. Appl. Toxicol. 34 , 703–713 (2014).

CAS Статья Google ученый

49.

Seriani, R. et al. Эпителиальные клетки бронхов человека, подвергшиеся in vitro воздействию частиц выхлопных газов дизельного топлива, демонстрируют изменения клеточной реологии и цитотоксичность, связанные со снижением антиоксидантной защиты и дисбалансом экспрессии про- и антиапоптотических генов. Environ. Sci. Загрязнение. Res. Int. 23 , 9862–9870 (2016).

CAS Статья Google ученый

50.

Yu, T. et al. Использование фильтра твердых частиц размером 0,20 мкм снижает цитотоксичность эпителиальных клеток легких после воздействия выхлопных газов мотоцикла на границу раздела воздух-жидкость. Environ. Загрязнение. (Лай, Эссекс: 1987). 227 , 287–295 (2017).

CAS Статья Google ученый

51.

Миллер Ф. Дж., Асгарян Б., Шрётер Дж. Д. и Прайс О. Усовершенствования и дополнения к модели многолучевой дозиметрии частиц. J. Aerosol Sci. 99 , 14–26 (2016).

CAS Статья Google ученый

52.

Анжилвел, С. & Асгарян, Б. Модель многолучевого осаждения частиц в легком крысы. Fundam. Прил. Toxicol. 28 , 41–50 (1995).

CAS Статья Google ученый

53.

(RIVM) NIfPHatE. Модель многоканальной дозиметрии частиц (MPPD v 1.0): модель для дозиметрии частиц в дыхательных путях человека и крысы . Отчет RIVA 650010030 (Билтховен, Нидерланды, 2002).

54.

He, R. W., Shirmohammadi, F., Gerlofs-Nijland, M. E., Sioutas, C. & Cassee, F. R. Провоспалительные реакции на PM 0,25 от выбросов аэропорта и городского транспорта. Sci. Total Environ. 640–641 , 997–1003 (2018).

Артикул Google ученый

55.

Elsasser, M. et al. Динамические изменения состава и концентрации аэрозоля на разных фазах горения древесины. Energy Fuels 27 , 4959–4968 (2013).

CAS Статья Google ученый

56.

Orasche, J. et al. Сравнение выбросов от сжигания древесины. Часть 1: коэффициенты выбросов и характеристики от различных небольших бытовых отопительных приборов с учетом токсикологического потенциала связанных с частицами органических веществ, связанных с твердыми частицами и полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ). Energy Fuels 26 , 6695–6704 (2012).

CAS Статья Google ученый

57.

Weimer, S. et al. Масс-спектральные характеристики органических аэрозолей от выбросов при сжигании древесины: влияние условий горения и породы древесины. J. Geophys. Res. 113 , D10304 (2008). https://doi.org/10.1029/2007JD009309.

58.

Kunzi, L. et al. Токсичность старых частиц выхлопных газов бензина для нормального и больного эпителия дыхательных путей. Sci. Отчетность 5 , 11801 (2015).

CAS Статья Google ученый

59.

Касси, Ф. Р., Эру, М.-Э., Герлофс-Нейланд, М. Э. и Келли, Ф. Дж. Твердые частицы сверх массы: недавние медицинские данные о роли фракций, химических составляющих и источников выбросов. Вдых. Toxicol. 25 , 802–812 (2013).

CAS Статья Google ученый

60.

Durdina, L. et al. Оценка загрязнения частицами от авиалайнеров: от видимости дыма до подсчета наночастиц. Environ. Sci. Technol. 51 , 3534–3541 (2017).

CAS Статья Google ученый

61.

SAE International. ARP 6320 Процедура непрерывного отбора проб и измерения выбросов нелетучих твердых частиц из авиационных турбинных двигателей (SAE International, Warrendale, 2018).

62.

Schindler, W. et al. Система фотоакустических датчиков для количественного определения выбросов сажи с временным разрешением. транзакции SAE 113 , 483–490 (2004).

63.

Barouch, G., Martin, C., Herwig, J. & Alexander, B. Калибровка и точность системы измерения числа частиц. Измер. Sci. Technol. 21 , 045102 (2010).

Артикул Google ученый

64.

Фирц, М., Верноой, М. и Верноой, Х. Усовершенствованный термоденидер с низким расходом. J. Aerosol Sci. 38 , 1163–1168 (2007).

CAS Статья Google ученый

65.

SAE International. ARP 6481 Процедура расчета функций проникновения в линию отбора проб и поправочных коэффициентов потерь в линии (SAE International, Warrendale, 2018).

66.

Danahay, H., Atherton, H., Jones, G., Bridges, R.J. & Poll, C.T. Интерлейкин-13 индуцирует фенотип гиперсекреторного ионного транспорта в эпителиальных клетках бронхов человека. Am. J. Physiol. Легочная клетка. Мол. Physiol. 282 , L226 – L236 (2002).

CAS Статья Google ученый

67.

Birmili, W. et al. Измерения гранулометрического состава увлажненных частиц в финских бореальных лесах: определение факторов роста гигроскопических частиц. Boreal Env. Res. 14 , 458–480 (2009).

68.

Гейзер, М., Жаннет, Н., Фирц, М.& Burtscher, H. Оценка побочных эффектов вдыхаемых наночастиц с помощью реалистичной технологии in vitro. Наноматериалы 7 , 49 (2017).

69.

Paur, H.-R. и другие. Исследования воздействия клеток in vitro для оценки токсичности наночастиц в легких — диалог между наукой об аэрозолях и биологией. J. Aerosol Sci. 42 , 668–692 (2011).

CAS Статья Google ученый

Анализ производительности дизельного двигателя для тяжелых условий эксплуатации с турбонаддувом и конфигурации дизельного сажевого фильтра с предварительным турбонаддувом на JSTOR

Абстрактный

РЕФЕРАТ Использование сажевых фильтров (DPF) стало в последние годы самой современной технологией для снижения выбросов аэрозолей сажи для легковых, средних и тяжелых транспортных средств с дизельным двигателем.Однако влияние расположения системы на характеристики двигателя является ключевым аспектом, который следует изучить. В настоящей работе было проведено численное исследование с целью проанализировать влияние на характеристики двигателя инновационного размещения сажевого фильтра перед турбиной. Это исследование было выполнено с помощью газодинамического моделирования двухступенчатого дизельного двигателя большой мощности с турбонаддувом, которое ранее моделировалось на основе экспериментальных данных, полученных в условиях установившегося режима.Исходный DPF был разделен на два монолита для случая конфигурации с предварительным турбонаддувом. В каждом из этих монолитов нагнетаются три цилиндра, и после фильтрации поток направляется к турбине высокого давления и системе рециркуляции отработавших газов. Реакция двигателя сравнивается с конфигурацией сажевого фильтра перед турбонаддувом в установившемся режиме с обычным размещением сажевого фильтра за турбиной. Исследование включает параметрическое исследование, основанное на открытии клапана рециркуляции отработавших газов и перепускных клапанов. Это позволило сравнить вариации работы двигателя в зависимости от скорости рециркуляции отработавших газов и настроек соотношения воздух-топливо.Были рассмотрены различные уровни содержания сажи, чтобы расширить исследование на более широкий диапазон рабочих условий. Наконец, расположение DOC также рассматривалось как дополнительный параметр (перед DPF или после турбин в конфигурации с предварительным турбонаддувом). Результаты позволяют идентифицировать явления, контролирующие реакцию двигателя, когда сажевый фильтр расположен перед турбинами. Среди них выделяются повышение теплового уровня, который способствует пассивной регенерации, снижение падения давления DPF и преимущества, которые дает использование двух параллельных монолитов в отношении ослабления волновой интерференции между цилиндрами во время открытия выпускного клапана, что приводит к ненужное использование сдвоенных турбин.Анализ взаимодействия между всеми вовлеченными явлениями обеспечивает всестороннее понимание предлагаемой архитектуры и ее потенциала в отношении как двигателя, так и поведения DPF.

Информация о журнале

Международный журнал двигателей внутреннего сгорания SAE — это научный рецензируемый исследовательский журнал, посвященный науке и технике по двигателям внутреннего сгорания. Журнал освещает инновационные и архивные технические отчеты по всем аспектам разработки двигателей внутреннего сгорания, включая исследования, проектирование, анализ, контроль и выбросы.Стремясь стать всемирно признанным исчерпывающим источником для исследователей и инженеров в области исследований и разработок двигателей, журнал публикует только те технические отчеты, которые считаются имеющими значительное и долгосрочное влияние на разработку и конструкцию двигателей.

Информация об издателе

SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности.Основные направления деятельности SAE International — обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.

Газовые турбины: изменение ступеней фильтрации воздуха

Рисунок 1: Воздухозаборник газотурбинной системы. Рис. 2а: Сначала сливается вода. Рис. 2b: Затем вода стекает из выходящего воздушного потока.Рисунок 3: Промывка компрессора в сравнении с фильтрацией EPA. Рисунок 4: Оптимальная конфигурация фильтрации воздуха на впуске? Комбинированный коалесцер / предварительный фильтр, за которым следует компактный фильтр для мелкой пыли и заключительный каскад EPA.

В отличие от авиационных реактивных двигателей, которые могут поглощать относительно чистый воздух нижних слоев стратосферы, газовые турбины расположены на уровне земли среди грязи, загрязняющих веществ и других примесей в воздухе. Системы воздухозаборника турбины сталкиваются с постоянным потоком пыли, волокон, жидкостей, побочных продуктов сгорания, солей и углеводородов, всех размеров и форм, и всех потенциально вредных для двигателя или его характеристик.
В то время как традиционная всасывающая фильтрация защищает от большинства таких частиц, некоторые загрязнители все же ускользают от улавливания и могут повредить двигатель — что, возможно, и понятно, учитывая, что большая газовая турбина может потреблять около двух миллионов кубических метров воздуха каждый час.
Необходимость защиты хрупких внутренних механизмов дорогой газовой турбины от таких твердых частиц имеет решающее значение. Также важна фильтрация на впуске для общей производительности двигателя, особенно с учетом этого ненасытного аппетита к воздуху.Настройка системы для точного соответствия требованиям отдельной газовой турбины — это научный процесс, требующий подробного анализа местоположения турбины и преобладающих условий окружающей среды. В последнее время мы стали свидетелями двух ключевых событий в области фильтрации воздуха на впуске на противоположных концах системы впуска.

Распространенные виды повреждений двигателя

Эрозия вызывается частицами диаметром более 5 мкм, которые влияют как на кромку, так и на толщину лезвий.

Коррозия вызывается химическими реакциями в компрессоре (влажный) или турбине (горячий), где он может вызвать опасные структурные повреждения и образование накипи на металлических сплавах.

Загрязнение представляет собой тонкий слой сажи и грязи, осевший на лопатках осевого компрессора, который снижает степень его сжатия и вызывает постепенное снижение выходной мощности на валу.

Фильтрация воды — удаление ступени

В течение ряда лет конфигурация систем фильтрации на входе практически не менялась.В местах с высоким уровнем атмосферной влажности (таких как Северная Европа, экваториальные или прибрежные районы) коалесцирующий агент защищает от воды и обычно сопровождается ступенями фильтрации грубой и мелкой пыли. Эта стадия коагуляции обычно состоит из группы прокладок из стекловолокна G3 или G4, обработанных водостойким покрытием. Такие элементы хорошо удерживают влагу, но могут быстро засоряться при более высоких потоках воздуха и по мере загрязнения, блокируя поток воздуха и повышая перепад давления.
Теперь, благодаря развитию медиа-технологий, доступно несколько продуктов, предлагающих альтернативный подход, объединяющий этапы коалесценции воды и предварительной фильтрации в одно устройство.Эти продукты обычно заменяют существующие блоки предварительной фильтрации, что позволяет отказаться от ступени фильтрации без модернизации — настоящее благо для производительности турбины при минимальных вложениях.

Таблица 1: Пример газовой турбины мощностью 250 МВт, работающей 4000 часов в год. Снижение перепада давления из расчета 90 евро / МВтч привело к ежегодной экономии 180 000 евро на каждую турбину.

	1 этап	Фильтр предварительной очистки	Заключительный этап	Всего PD
Начальная конфигурация	Коалесцер G3	Карманный фильтр G4	компактный F9	275 Па
Замена	[Нет]	Macrogen GT Duo M5	компактный F9	162 Па
Снижение дельты P				113 Па

Macrogen GT Duo ™ от Vokes Air был одним из первых продуктов этого типа, представленных на рынке, и выполняет свою двойную роль за счет ряда функций.Во-первых, что наиболее важно, гидрофобная среда полностью удаляет воду из воздушного потока, одновременно обеспечивая фильтрацию частиц до G4 или M5 (согласно EN 779: 2012). Сначала улавливаются мелкие капли воды, а затем они сливаются со дном фильтрующего блока, где основание самой рамы служит дренажной системой. Простая, но эффективная конструкция, передняя часть рамы фильтра имеет выступ ниже, чем задняя, ​​что гарантирует, что собранная вода стекает от воздушного потока и находящейся ниже по потоку турбины.
Уровни производительности, зафиксированные как в лабораторных, так и в «реальных» условиях, показывают, что, несмотря на эту двойную функциональность, объединение ступеней коалесцера и предварительной фильтрации предлагает больше, чем просто компромиссное решение. В ходе испытаний Macrogen GT Duo ™ отталкивал 30 литров воды за один час с нулевым прорывом воды и подходит для использования в средах с атмосферной концентрацией пыли до 250 мкг / м³. Более того, при площади поверхности до 4,1 м² площадь фильтра такая же, как у рукавного фильтра с шестью карманами и глубиной 600 мм.Такое сочетание водоотталкивающих свойств, эффективности фильтрации частиц и длительного срока службы демонстрирует надежность этих устройств в качестве автономных решений и резервирование специальной ступени коалесценции.
Но какой эффективности можно достичь, переключившись на комбинированный коалесцер / предварительные фильтры?
Общее падение давления в системе впуска воздуха представляет собой совокупную сумму составляющих ее ступеней. Таким образом, удаление лишней ступени коагуляции обеспечивает мгновенное снижение общего падения давления в системе — до степени, намного большей, чем можно было бы достичь путем оптимизации существующих ступеней по отдельности.В электроэнергетике широко признано, что снижение падения давления на впуске воздуха на 50 Па повышает КПД турбины на 0,1%. Прирост эффективности, зарегистрированный за счет удаления специальной ступени коалесцирования, обычно намного превышает этот показатель, что впечатляет с учетом требуемых ограниченных капитальных вложений.

Фильтрация EPA / HEPA

EPA (Efficiency Particulate Air) — это новое название категории воздушных фильтров, в состав которых ранее входили фильтры h20, h21 и h22.Префикс H был заменен на E, но эффективность фильтрации осталась прежней — от> 85% при 0,3 мкм для E10 до> 99,5% для E12.

Кроме того, при удалении одной трети воздухозаборников снижаются затраты (как финансовые, так и экологические), связанные с эксплуатацией воздушного фильтра на протяжении всего срока его службы — покупка, хранение, замена и утилизация.
Наконец, удаление ступени фильтрации дает место — как с точки зрения физического пространства, так и с точки зрения перепада давления — для следующего развития фильтрации на входе.

Фильтрация EPA — добавление ступени

Традиционная ступень окончательной фильтрации F8 или F9 долгое время считалась оптимальным выбором для уравновешивания перепада давления и эффективности фильтрации. Фильтр F8 обеспечивает средний КПД 90–95% @ 0,4 мкм, что, хотя и является хорошим, не может предотвратить попадание более мелких частиц на лопатки компрессора, вызывая засорение и последующее падение мощности турбины (см. Фильтрацию EPA / HEPA). Хотя автономные промывки двигателя восстанавливают производительность компрессора, они влекут за собой дорогостоящее обслуживание и даже более дорогостоящие простои, а также галлоны грязного моющего средства, которые необходимо утилизировать.Чтобы свести на нет это, некоторые дальновидные операторы использовали дополнительную стадию, включающую фильтрацию EPA, чтобы гарантировать, что только самый чистый воздух поступает в их системы.
Для турбины мощностью 250 МВт, работающей в среде с концентрацией пыли 50 мкг / м³, воздухозаборник с предварительной фильтрацией G4 и заключительной ступенью F8 будет пропускать 13,1 кг пыли в двигатель в год. Добавление дополнительной ступени фильтров E11 снижает этот уровень до 26,8 г / год. — сокращение почти на 98%. Столь существенное уменьшение количества загрязняющих веществ, попадающих в турбину, устраняет необходимость в промывках как в рабочем, так и в автономном режиме, сокращая время простоя в процессе.
Однако есть очевидный недостаток. Добавление дополнительной ступени оказывает значительное отрицательное влияние на перепад давления в системе, особенно когда эта дополнительная ступень имеет высокую эффективность фильтрации.
В примере, приведенном в таблице 1, при первоначальной установке конечной ступени F8 общее падение давления составляет 145 Па. Добавление ступени E11 увеличивает это значение до 360 Па. Возвращаясь к предыдущему утверждению, что снижение падения давления на 50 Па повышает эффективность турбины. на 0.1% следует, что добавление E11 снизило эффективность более чем на 0,4%.
Кроме того, добавление этапа E11 в список покупок с фильтром существенно повлияет на общую стоимость. Не говоря уже о необходимости модернизации системы впуска, чтобы принять их в первую очередь.
Таким образом, задача операторов турбин и их поставщиков фильтрации состоит в том, чтобы рассчитать, оправдывает ли экономия, полученная при переходе на заключительную стадию фильтрации EPA, увеличение перепада давления и последующее снижение эффективности турбины.Большинство анализов однозначно указывают на «да».
Устранению засорения приписывают повышение общего КПД турбины мощностью 37 МВт на 1,2%. В нашем примере турбина повысит КПД на 0,8%. Это может показаться относительно скромным выигрышем для вложенных усилий и капитала, но если каждая из базовых турбин мощностью 2500 ГВт во всем мире повысит эффективность на эту величину, это приведет к сокращению выбросов CO _{2 примерно на 300 миллионов тонн.} выброса и 100 миллионов тонн ископаемого топлива в год.
При отсутствии промывки двигателя нет необходимости покупать или утилизировать чистящую жидкость — заслуживающий внимания бонус из-за классификации опасных отходов и связанных с этим осложнений.
Более того, с устранением простоев, также устраняются проблемы, связанные с доступностью турбины в периоды высокой прибыли, и двигатель готов и доступен для использования этих возможностей в полной мере.

Изображение шире

Безусловно, удаление стадии фильтрации за счет использования комбинированных коалесцеров / предварительных фильтров или добавление фазы EPA высокой эффективности может принести пользу операторам газовых турбин.Но это в значительной степени дополняющие действия — сокращение падения давления за счет исключения ступени может компенсировать увеличение, возникающее при добавлении ультрачистой конечной фазы. Соответственно, эти события являются частью более широкой картины.
Каждая газотурбинная электростанция, от засушливых пустынь, пострадавших от песчаных бурь, до прибрежных участков, обливаемых морскими брызгами, сталкивается с проблемами, индивидуальными для их обстоятельств. Чтобы удовлетворить эти требования, разработчик воздухозаборника имеет ряд вариантов конфигурации системы впуска, чтобы гарантировать, что турбина достаточно защищена, обеспечивая при этом наилучшую возможную производительность.Фильтры EPA и коалесцеры / фильтры предварительной очистки теперь являются ключевыми инструментами в их распоряжении.